JP2726104B2 - ゴムの発熱改良剤及びそれを含むゴム組成物 - Google Patents

ゴムの発熱改良剤及びそれを含むゴム組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ゴムの発熱改良剤及びそれを含む発熱性
が改良されたゴム組成物に関する。
(従来の技術) 省資源、省エネルギーの社会的要求に対応するため、
ゴム業界特にタイヤ業界において、ここ数年来、低燃費
タイヤの開発が盛んに行われるようになってきた。この
ような低燃費タイヤの開発には低発熱性ゴム組成物が不
可欠であり、例えば、特に乗用車用タイヤを目的とし
て、特開昭60-23409号公報に記載されているように、末
端を特殊な化合物で変性したスチレン−ブタジエンゴム
(SBR)を使用する方法があるが、これらの方法は溶液
重合SBR以外のゴム、特に重車両用タイヤに最も広く使
用されている天然ゴム、又は一般的に溶液重合SBRより
も高温破壊特性にすぐれている乳化重合SBRには全く応
用できなかった。
(発明が解決しようとする課題) この発明の目的は、天然ゴム及び乳化重合SBRゴムを
含む広範囲の分野に適用することができるゴム発熱改良
剤を提供することであり、また、第2の目的は、このゴ
ム発熱改良剤を配合した発熱性が改良されたゴム組成物
を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討し
た結果、特定のベンズイミダゾール誘導体がゴムの発熱
性改良効果を有することを確かめ、この発明を完成する
に至った。
すなわち、この発明の第一の発明は、 一般式 (式中、R1は水素又は置換されてもよい炭素原子数1〜
18のアルキル基,シクロアルキル基,アリール基,アラ
ルキル基,アルケニル基, −SO2R′基,シアノアルキル基で、R′,R″はアルキル
基,アルケニル基又はアリール基であり、 R2,R3は各独立に水素,ハロゲン原子,水酸基,アリー
ル基,アラルキル基,低級アルキル基,ハロゲン化アル
キル基,低級アルコキシ基,低級アルキルチオ基,低級
シアノアルキル基,カルボキシル基,シアノ基,ニトロ
基,アミノ井,アミド基, アミノスルホニル基及びその炭化水素モノ又はジ置換基
であり、ここでRはアルキル基又はアリール基を示
し、R4は水素,低級アルキル基,アリール基,アルキル
アミド基,カルボキシアミド基,カルボキシル基,カル
ボキシエステル基,アミノカルボニル基又はアミノカル
ボニルアルキル基であり、 R5は水酸基、ハロゲン原子又はプロトン酸残基を示し、 R6 水酸基,プロトン酸残基, であって、R7はR6と同じ基の群から選ばれた一つの基で
あり、mは1以上の整数であり、 Mは1〜4価の金属原子を示し、 xはMの原子価に相当する1〜4の整数であり、yはO
<yxの範囲内の整数であり、nは1以上の整数を示
し、 Y1,Z1又はY2,Z2は、それぞれIV又はVの分子鎖端を示
し、IV又はVの製造試薬又は製造反応生成物の後処理に
より決まる残基であり、Z3も同様な基である。) で表される化合物よりなる群から選ばれた化合物からな
るゴムの発熱改良剤である。
更に、この発明の第二の発明は、天然ゴム及びジエン
系合成ゴムよりなる群から選ばれた少なくとも1種のゴ
ム100重量部に対して前記第一の発明の発熱改良剤の1
種又は2種以上0.05〜20重量部と、補強性充填剤20〜15
0重量部とを配合してなる発熱性が改良されたゴム組成
物である。
(作用) この発明において使用する化合物(I)の具体例とし
ては、R1として水素,メチル,エチル,n−プロピル,i−
プロピル,n−ブチル,i−ブチル,t−ブチル,n−ペンチ
ル,i−ペンチル,t−ペンチル,n−ヘキシル,シクロヘキ
シル,n−ヘプチル,1−メチルヘキシル,n−オクチル,2−
エチルヘキシル,2−エチルブチル,n−ノニル,n−デシ
ル,1−メチルノニル,n−ウンデシル,n−ラウリル,n−ス
テアリル,アセチル,プロピオニル,アクリロイル,メ
タクリロイル,ベンゾイル,ベンゼンスルホニル,p−ト
ルエンスルホニル,N−メチルカルバモイル,N−フェニル
カルバモイル,ベンジル,フェネチル,アリル,オレイ
ル,β−シアノエチル基があげられる。また、R2とR3
両方が水素の場合、R2とR3の一方が水素で他方が塩素原
子、臭素原子、フッ素原子,メトキシ、エトキシ,トリ
フルオロメチル,アセチルアミノ,メチル,ヒドロキシ
カルボニル,アセチル,メトキシカルボニル,アミノス
ルホニル,メチルアミノスルホニル,又はジメチルアミ
ノスルホニル基の場合、また、R2,R3が5,6−ジメチル,
5,6−メチレンジオキシ,5,6−ジクロロ,5−クロロ−6
−メチル又は5−メチル−6−クロロの場合があげられ
る。R2,R3の結合位置としては5位又は6位又はその両
方が好ましい。R4として水素,メチル,エチル,2−アミ
ノカルボニルエチル,エトキシカルボニル,アミノカル
ボニル基があげられる。
一般式Iの化合物として1−ヒドロキシ−ベンズイミ
ダゾール,1−ヒドロキシ−5−メトキシ−ベンズイミダ
ゾール,1−ヒドロキシ−2−エトキシカルボニル−ベン
ズイミダゾール,1−メチルオキシ−2−メチル−5又は
6−クロロベンズイミダゾールなどが好ましい。
一般式II(y=xの場合)の化合物の具体例としては
R1,R2,R3が前記一般式Iの化合物の場合と同じであり、
Mが亜鉛,ニッケル,コバルト,第二銅,第一鉄,第二
鉄,リン,第二スズ,第二鉛の場合があげられる。Mが
亜鉛,ニッケル,コバルト,第一鉄,第二銅の場合,y=
x=2であり、Mが第二鉄,リンの場合、y=x=3で
あり、Mが第二スズ,第二鉛の場合、y=x=4であ
る。
好ましい例としては、(1−ヒドロキシ−2−カルボ
キシベンズイミダゾール)亜鉛,(1−ヒドロキシ−2
−カルボキシベンズイミダゾール)ニッケル,二(1−
メチルオキシ−2−カルボキシ−5又は6−クロロベン
ズイミダゾール)亜鉛があり、これらの化合物の亜鉛の
代わりに第二鉄又はリン(x=3),第二スズ又は第二
鉛(x=4)が用いられる化合物も好ましい。
一般式II(O<y<xの場合)の化合物の具体例とし
ては、R1,R2,R3,及びMは前記一般式II(y=x)の化
合物の場合と同様であり、R5としては水酸基,塩素原
子,臭素原子,フッ素原子のようなハロゲン原子,及び
硫酸水素ナトリウム,硝酸,リン酸水素ナトリウム,酢
酸,アセチルアセトナート,安息香酸,炭酸水素ナトリ
ウム,2−エチルヘキサン酸,ナフテン酸,オクタン酸,
ステアリン酸,硫化水素ナトリウム,タングステン酸の
ようなプロトン酸のプロトン酸残基があげられる。これ
らの化合物の好ましい例としては、(1−ヒドロキシ−
2−カルボキシベンズイミダゾラート)ヒドロキシ亜
鉛,(1−ヒドロキシ−2−カルボキシベンズイミダゾ
ラート)ヒドロキシニッケル,(1−メチルオキシ−2
−カルボキシ−5又は6−クロロベンズイミダゾラー
ト)ヒドロキシ亜鉛又はニッケルが好ましく、また、こ
れらの化合物の金属成分の代わりにコバルト,第一鉄,
又は第二銅を用いた化合物も好ましい。
また、(1−メチルオキシ−2−カルボキシ−5又は
6−クロロベンズイミダゾラート)を(CBI)と略記
し、この成分の場合についてx=3又は4の場合を説明
すれば、ビス(CBI)ヒドロキシ第二鉄,(CBI)ビスヒ
ドロキシ第二鉄,ビス(CBI)ヒドロキシリン,(CBI)
ビスヒドロキシリン,トリ(CBI)ヒドロキシ第二ス
ズ,ビス(CBI)ビスヒドロキシ第二スズ,(CBI)トリ
ヒドロキシ第二スズ,トリ(CBI)ヒドロキシ第二鉛,
ビス(CBI)ビスヒドロキシ第二鉛,(CBI)トリヒドロ
キシ第二鉛が使用可能である。
一般式III(x=yの場合)の化合物の具体例として
は、R2,R3が前記化合物I,IIと同じであり、R4が水素,
メチル,エチル,2−アミノカルボニルエチル,エトキシ
カルボニル又はアミノカルボニル基であり、Mは化合物
IIの場合と同じである。例えば二(1−ヒドロキシベン
ズイミダゾール)亜鉛又はニッケル,二(1−ヒドロキ
シ−2−メチル−5又は6−クロロベンズイミダゾー
ル)亜鉛,又は亜鉛の代わりに前記金属を用いた場合が
好ましい。第二鉄,リンの場合は三価,第二スズ,第二
鉛の場合は四価となる。
一般式III(O<y<x)の化合物の具体例として
は、R2,R3,R4及びMがIII(x=y)の化合物の場合と
同じであるがyがxより小さいので、R5が存在する。R5
は、この場合、水酸基,塩素原子,臭素原子,フッ素原
子のようなハロゲン原子及び硫酸水素ナトリウム,硝
酸,リン酸水素ナトリウム,酢酸,アセチルアセトナー
ト,安息香酸,炭酸水素ナトリウム,2−エチルヘキサン
酸,ナフテン酸,オクタン酸,ステアリン酸,硫化水素
ナトリウム,タングステン酸のようなプロトン酸のプロ
トン酸残基があげられる。これらの化合物の好ましい例
としては、(1−ヒドロキシベンズイミダゾラート)ヒ
ドロキシ亜鉛又はニッケル,(1−ヒドロキシ−2−メ
チル−5又は6−クロロベンズイミダゾラート)ヒドロ
キシ亜鉛があげられ、更に以下簡単にするために(1−
ヒドロキシ−2−メチル−5又は6−クロロベンズイミ
ダゾラート)を(HBI)と略記し、この成分の場合につ
いてx=3又は4の場合を説明すれば、ビス(HBI)ヒ
ドロキシ第二鉄,(HBI)ビスヒドロキシ第二鉄,トリ
(HBI)ヒドロキシ第二スズ,ビス(HBI)ビスヒドロキ
シ第二スズ,(HBI)トリヒドロキシ第二スズ,及び第
2スズの代わりに第二鉛を用いた化合物が使用可能であ
る。
一般式IV又はVで示される化合物としては、一般式 で示される化合物(VI)のアルカリ金属塩又はアルカリ
土類金属塩と、亜鉛,ニッケル,コバルト,銅,鉄,ス
ズ若しくは鉛の鉱酸塩若しくは有機酸塩又はハロゲン化
リンとを各種モル比で反応させた反応生成物として種々
のn値で得ることができる。
化合物VIの例としては、R2,R3が前記化合物I〜IIIと
同じであり、また当然式VI又はVの化合物のR2,R3と同
一基である。好ましい化合物VIとしては1−ヒドロキシ
−2−カルボキシベンズイミダゾール,1−ヒドロキシ−
2−カルボキシ−5又は6−クロロベンズイミダゾール
があげられる。
前記一般式I〜Vの化合物は、ゴムに配合してすぐれ
た発熱性改良効果を示す。この発明のゴム組成物に使用
するゴムとしては、天然ゴム、合成ポリイソプレンゴ
ム,スチレン−ブタジエン共重合ゴム,ポリブタジエン
ゴム,ブチルゴムなどがあげられ、これらのゴムを単独
若しくは2種以上併用することができる。
この発明において前記発熱改良剤は、単独で使用して
も2種以上併用してもよい。発熱改良剤の配合量は、ゴ
ム100重量部に対して0.05〜20重量部、好ましくは0.25
〜5重量部である。配合量が0.05重量部未満ではゴム組
成物の発熱改良効果がほとんど期待できず、20重量部を
超えても効果の増大が認められないばかりか、ゴム組成
物の機械的性質がかえって低下するので、0.05〜20重量
部の範囲に限定する必要がある。
この発明において使用する補強性充填剤としては、カ
ーボンブラックなどがあり、その配合量は、20〜150重
量部である。20重量部未満ではゴム組成物の補強性が劣
り、150重量部を超えると発熱性が著しく悪化するばか
りでなく、耐摩耗性等の物性が著しく悪化する。
この発明において、上記の補強性充填剤と発熱改良剤
以外に、必要に応じて軟化剤,老化防止剤,加硫促進
剤,加硫促進助剤,加硫剤等の通常ゴム工業で使用され
る配合剤を適宜配合することができる。
また、この発明のゴム組成物は、タイヤ,コンベアベ
ルト,ホース等のあらゆるゴム製品に適用することがで
きる。
(実施例) 次に、この発明を実施例,比較例により説明する。
実施例1〜7,比較例1 天然ゴム100重量部にISAFカーボンブラック50重量
部,ステアリン酸3重量部,N−(1,3−ジメチルブチ
ル)−N′−フェニル−p−フェニレンジアミン1重量
部,亜鉛華5重量部,N−オキシジエチレン−2−ベンゾ
チアゾールスルフェンアミド0.5重量部,硫黄2.5重量部
及び第1表に示した各種発熱改良剤を実施例1〜3につ
いては5×10-3モル相当量、実施例4〜7については2.
5×10-3モル相当量で配合した各種ゴム組成物をバンバ
リーミキサーを用いて混練りし、加硫してサンプルを作
成し、低発熱性について評価した。比較のために、発熱
改良剤を添加しないものについても同様に評価した。結
果を第1表に示す。
なお、低発熱性(指数)は、レオメトリックス社製粘
弾性測定試験機を用いて動的歪5%の条件下で、50℃お
けるtan δを測定し、次式により求めた。
この指数が大きい方が発熱性が小さいことを表わす。
次に実施例1〜7に使用した低発熱剤の製造法を述べ
る。
製造例1〜2 実施例1及び2の低発熱剤をシンセシス(Synthesi
s)703頁(1975年)の合成法に準拠して合成した。
実施例1の低発熱剤mp 212.0〜213.5℃(分解を伴
う) 実施例2の低発熱剤mp 113.5〜115.0℃ 製造例3 実施例3で用いた発熱改良剤は、ヴェー・ジュルクハ
イマー(W.Durckheimer)リービッヒス・アンナーレン
・デア・ヘミー(Liebigs Ann.Chem.,756巻145頁(1972
年)記載の合成法に従って製造した。mp 169.8〜171.5
℃ 製造例4〜5 次の反応式で示される反応に従って製造した。
シンセシス703頁(1975年)の合成法に準拠して製造
した。1−ヒドロキシ−2−カルボキシベンズイミダゾ
ール0.1モルを50%メタノール水溶液200mlに懸濁させ、
これに水酸化ナトリウム0.1モルを添加してナトリウム
塩とした。これに硫酸金属塩0.05モルを100mlの水に溶
解した溶液を約30分間に滴下し、更に1時間攪拌して析
出した結晶を濾別し、充分水洗した後、乾燥して目的物
を得た。
M=Zn mp>300℃(実施例4使用) M=Ni mp>300℃(実施例5使用) 製造例6〜7 シンセシス703頁(1975年)の合成法に準拠して製造
した。1−ヒドロキシベンズイミダゾール0.1モルを50
%メタノール水溶液200mlに懸濁させ、これに水酸化ナ
トリウム0.1モルを添加してナトリウム塩とした。これ
に硫酸金属塩0.05モルを100mlの水に溶解した溶液を約3
0分間に滴下し、更に1時間攪拌して析出した結晶を濾
別し、充分水洗した後、乾燥して目的物を得た。M=Zn
の化合物を実施例6に、M=Niの化合物を実施例7に使
用した。
(発明の効果) 実施例からも明らかなように、この発明のゴム発熱改
良剤は、天然ゴムのようなゴム成分に添加した場合も、
顕著な発熱性改良効果を有している。更にこの発熱改良
剤と補強性充填剤をそれぞれ特定量配合したこの発明の
ゴム組成物は、ゴム構造をあらかじめ修飾することなし
に発熱改良剤無添加のゴム組成物に比べてゴム組成物の
顕著な発熱性低下効果を有する。したがって、このよう
な発熱性改良ゴム組成物は、広範囲の分野で容易に利用
することができ、利用価値が極めて大きい。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中、R1は水素又は置換されてもよい炭素原子数1〜
    18のアルキル基,シクロアルキル基,アリール基,アラ
    ルキル基,アルケニル基, −SO2R′基又はシアノアルキル基で、R′,R″はアルキ
    ル基,アルケニル基又はアリール基であり、 R2,R3は各独立に水素,ハロゲン原子,水酸基,アリー
    ル基,アラルキル基,低級アルキル基,ハロゲン化アル
    キル基,低級アルコキシ基,低級アルキルチオ基,低級
    シアノアルキル基,カルボキシル基,シアノ基,ニトロ
    基,アミノ基,アミド基, 又はアミノスルホニル基又はその炭化水素モノ若しくは
    ジ置換基であり、ここでRはアルキル基又はアリール
    基を示し、 R4は水素,低級アルキル基,アリール基,アルキルアミ
    ド基,カルボキシアミド基,カルボキシル基,カルボキ
    シエステル基,アミノカルボニル基又はアミノカルボニ
    ルアルキル基であり、 R5は水酸基、ハロゲン原子又はプロトン酸残基を示し、 R6 であって、R7はR6と同じ基の群から選ばれた一つの基で
    あり、mは1以上の整数であり、 Mは1〜4価の金属原子を示し、 xはMの原子価に相当する1〜4の整数であり、yはO
    <yxの範囲内の整数であり、nは1以上の整数を示
    し、 Y1,Z1又はY2,Z2は、それぞれIV又はVの分子鎖端を示
    し、IV又はVの製造試薬又は製造反応生成物の後処理に
    より決まる残基であり、Z3も同様な基である。) で表される化合物よりなる群から選ばれた化合物からな
    るゴムの発熱改良剤。
  2. 【請求項2】天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群
    から選ばれた少なくとも1種のゴム100重量部に対して
    請求項1記載の発熱改良剤の1種又は2種以上0.05〜20
    重量部と、補強性充填剤20〜150重量部とを配合してな
    る発熱性が改良されたゴム組成物。
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